专利名称：一种二氧化钒薄膜及其制备与应用的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种二氧化钒薄膜及其制备方法与应用，属于功能材料制备及应用领域。
背景技术：
由于全球变暖、温室气体排放日益严重，节能减排已成为世界各国共同的目标，我国计划在十一五期间要实现能源消耗减少20%的目标并颁布了建筑节能条例。建筑耗能中最严重的是玻璃，其面积达到总建筑面积的13%左右，而玻璃散热达到70%，普通玻璃对紫外和红外的隔热效果不佳。目前，虽有采用隔热贴膜、热反色膜等，但其红外和紫外阻隔并不高。金红石相(R相)二氧化钒是一种具有相变性质的金属氧化物，在68°C发生由低温单斜相(M相)到高温金红石相(R相)可逆相转变。伴随着这种结构变化，其电导率、磁化率、光透过率等物理性质都发生剧烈变化，使其在智能温控薄膜具有较大用处。由于其独特的性能而被选作二氧化钒薄膜以被应用。虽在玻璃表面镀上二氧化钒薄膜能够有调控作用，但在室温下红外透过比较高，节能效率仍不佳！而应用二氧化钒粉体做薄膜却鲜有报道。胡明等人在以金属钒作为靶材，采用对耙反应磁控溅射法，在二氧化硅/硅基片或氮化硅/硅基片上沉积氧化钒薄膜[胡明；梁继然；陈涛；韩雷；刘志刚具有相变特性二氧化钒纳米薄膜的制备方法，Patent No. 101174671]，赖建军等人以Si3N4或者Si02薄膜为硅衬底采用反应离子束溅射法沉积厚度为50-200nm的氧化钒薄膜[赖建军；何少伟；戴军；易新建一种高电阻温度系数二氧化钒薄膜的制备方法Intent No CN1016^047]。目前所报道的二氧化钒薄膜多采用液相前驱物制备，制备的薄膜具有调控性能但红外透过较高。易戈文等应用有机改性树脂及金属氧化物为原料制备出玻璃用隔热涂层材料[易戈文；盛振宏；岳超玻璃用节能隔热环保涂层材料及其生产方法Intent No.CN101172778]，其材料虽红外透过率有所下降但不具有调控性能。[徐刚；何云富；黄春明；安赞；一种二氧化钒薄膜在玻璃上的低温沉积方法Intent No CN101265036]，复旦大学的武利民等应用纳米粉体掺杂二氧化钒Vl-XMXO2 (0 < X < 0. 06)，均勻分散在可成膜材料中，制备具有相变功能的智能隔热保温[武利民；顾广新；游波；施剑秋；周树学；一种智能隔热保温膜及其制备方法Intent No CN101265374]，其方法是经过掺杂制备薄膜，尚未见到应用二氧化钒粉体及二氧化钒粉体与其他物质复合制备薄膜的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对上述液相法制备的二氧化钒薄膜对红外透过率较高，并且节能效率不佳等问题，提供一种以二氧化钒粉体为原料制备二氧化钒薄膜的方法。本发明的目的还在于提供一种采用上述方法制备的二氧化钒薄膜及其用途。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种二氧化钒薄膜的制备方法，所述方法以金红石相二氧化钒粉体的悬浮液直接
3镀膜，烘干后得到二氧化钒薄膜。所述金红石相二氧化钒可以不是纯相，其中可以含有少量的杂相。较佳的，所述金红石相二氧化钒粉体的粒径小于lOOOnm。较佳的，所述金红石相二氧化钒粉体的悬浮液中二氧化钒粉体的浓度为l_200g/ L0较佳的，所述金红石相二氧化钒粉体的悬浮液的溶剂为水或含有聚氨酯树脂、丙烯酸树脂的水溶液。进一步的，所述金红石相二氧化钒粉体的悬浮液中还包括红外增反材料和/或成膜促进剂。即所述金红石相二氧化钒粉体的悬浮液中可以还包括红外增反材料或成膜促进剂中的一种，也可以还同时包括红外增反材料和成膜促进剂。较佳的，所述成膜促进剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，市场上可购得的各种型号的 PVP均适用于本发明，如K-30、K-90等；所述成膜促进剂与所述二氧化钒粉体的质量比为 5 1 1 5。较佳的，所述红外增反材料选自氧化锡锑(ATO)或纳米铟锡金属氧化物(ITO)；所述红外增反材料与二氧化钒粉体的质量比为10 1 1 10。当所述的金红石相二氧化钒粉体的悬浮液中还包括红外增反材料和/或成膜促进剂时，所述悬浮液的制备方法包括以下步骤将金红石相二氧化钒粉体研磨，加入溶剂配制成悬浮液，再加入红外增反材料和/或成膜促进剂，搅拌并进行超声分散。所得悬浮液能够长时间稳定，放置至少2个月不会形成沉淀。本发明提供的上述二氧化钒薄膜的制备方法中所述镀膜采用旋涂、淋涂或刷涂方法将所述悬浮液涂覆于基板上。旋涂、淋涂或刷涂均为本领域内的常规镀膜方法，旋涂的薄膜较薄，旋涂的薄膜厚度一股为几百纳米，在IOOOnm以下；淋涂或者刷涂的薄膜较厚， 其薄膜厚度在微米级别；淋涂或者刷涂试样在可见光处的透过率低于旋涂试样。所述基板可以为玻璃基板、高分子基板或树脂基板；将所述悬浮液涂覆于基板上后，不需经过高温烧结，采用常规方法干燥后即可得到所需厚度的薄膜。进一步的，本发明还提供了一种采用上述二氧化钒薄膜的制备方法所获得的二氧化钒薄膜，所述薄膜对红外通过率的调控性能大于3%，即至少有3%的相变性能。较佳的，所述薄膜的厚度为10_2000nm。本发明所制备的薄膜不仅可以用作智能节能涂层，也可以应用于太阳能温控装置、微型光开关器件、热敏电阻或光信息存储器件等的制备。该薄膜的可见光透过率高，紫外和红外透过率较低，且对红外具有明显的调控性能；添加红外增反材料和/或成膜促进剂后的薄膜，其节能效率比单独的二氧化钒薄膜高。本发明与现有的其它方法制备的薄膜相比，具有以下几个优点1)薄膜制备工艺简单，不需要复杂设备，生产成本低，便于控制；2)薄膜厚度可控；3)薄膜既具有调控性能又可很好的阻隔紫外线和红外线；4)与用液相法制得的薄膜相比，薄膜的可见光透过率较高且具有调控性能。
图1为含不同浓度ATO的二氧化钒旋涂薄膜室温曲线；其中，a和b为实施例1、2 含不同浓度ATO旋涂试样在室温下的透过曲线；图2为含不同浓度ATO旋涂薄膜的升温曲线；其中，A、B为实施例1、2含不同浓度 ATO旋涂试样在2000nm处的升温测试曲线图3为含不同浓度ATO的二氧化钒淋涂薄膜室温曲线；其中，C、D为实施例3、4含不同浓度ATO淋涂试样在室温下的透过曲线图4为含不同浓度ATO淋涂薄膜的升温曲线；其中c、d为实施例3、4含不同浓度 ATO旋涂试样在2000nm处的升温测试曲线图5为实施例5中不含ATO但加入成膜剂的室温透过曲线图6为对应实施例5不含ATO但加入成膜剂试样在2000nm处的升温曲线图7为对应实施例7的液相法制得的二氧化钒的室温透过曲线图8为对应实施例8加入ATO但不加入成膜剂的室温透过曲线图9为对应实施例9加入聚氨酯树脂后的室温透过曲线。
具体实施例方式实施例1 将0. Ig VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. Ig ATO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用旋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱中干燥后， 即可得到二氧化钒薄膜。实施例2 将0. 3g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. 15g ATO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用旋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱中干燥后， 即可得到二氧化钒薄膜。实施例3 将0. 5g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. 2g ATO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用淋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。实施例4:将Ig VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. 3g ATO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用淋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。实施例5 将Ig VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30后超声分散60min即可涂膜，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用刷涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。
实施例6 将0. 005g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 025g 聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. 05g ATO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮
液可长时间稳定。采用旋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。获得的薄膜进行检测，其紫外透过率、可见光透过率、红外透过率、对红外的调控性能大于3%。实施例7 以硫酸氧钒为原料制备0. lmol/L的水溶液，然后旋涂制备薄膜，在500°C烧结即可得到液相法制备的二氧化钒薄膜。实施例8 将0. 005g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，同时加入0. 05g ATO搅拌 30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用旋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。实施例9将0.5g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，同时加入2g的水性聚氨酯树脂(拜耳水性聚氨酯树脂，型号U54)，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. 2g ATO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用淋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。实施例10 将0. Ig VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-90，同时加入0. Ig ITO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用旋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱中干燥后， 即可得到二氧化钒薄膜。经测试，其室温曲线和升温曲线与实施例1基本相同。实施例11 将0. 3g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-90，同时加入0. 15g ITO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用旋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱中干燥后， 即可得到二氧化钒薄膜。经测试，其室温曲线和升温曲线与实施例2基本相同。实施例12 将0. 5g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. 2g ITO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用淋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。经测试，其室温曲线和升温曲线与实施例3基本相同。实施例13 将Ig VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. 3g ITO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用淋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。经测试，其室温曲线和升温曲线与实施例4基本相同。
实施例14 将0. 005g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，并不断搅拌，加入0. 025g 聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0. 05g ITO搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用旋涂方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。经测试，其室温曲线和升温曲线与实施例5基本相同。实施例15将0. 5g VO2粉体研磨以后放入含5ml水的小烧杯内，同时加入2g的水性聚氨酯树脂(拜耳水性聚氨酯树脂，型号U54)，并不断搅拌，加入0. 25g聚乙烯吡咯烷酮K-30，同时加入0.2g ΙΤ0，搅拌30min后超声60min，制得悬浮液，该悬浮液可长时间稳定。采用淋涂
方法将所得悬浮液涂覆于玻璃基板上，再于室温或者烘箱干燥后，即可得到二氧化钒薄膜。 经测试，其室温曲线和与实施例9基本相同。
权利要求
1.一种二氧化钒薄膜的制备方法，所述方法以金红石相二氧化钒粉体的悬浮液直接镀膜，烘干后得到二氧化钒薄膜。
2.如权利要求1所述的二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，所述金红石相二氧化钒粉体的粒径小于lOOOnm。
3.如权利要求1所述的二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，所述金红石相二氧化钒粉体的悬浮液中二氧化钒粉体的浓度为l_200g/L。
4.如权利要求1所述的二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，所述金红石相二氧化钒粉体的悬浮液的溶剂为水或含有聚氨酯树脂、丙烯酸树脂的水溶液。
5.如权利要求1所述的二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，所述镀膜为采用旋涂、 淋涂或刷涂方法将所述悬浮液涂覆于基板上。
6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，所述金红石相二氧化钒粉体的悬浮液中还包括红外增反材料和/或成膜促进剂。
7.如权利要求6所述的二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，所述成膜促进剂为聚乙烯吡咯烷酮；所述成膜促进剂与所述二氧化钒粉体的质量比为5 1 1 5。
8.如权利要求6所述的二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，所述红外增反材料选自氧化锡锑或纳米铟锡金属氧化物；所述红外增反材料与二氧化钒粉体的质量比为 10 1 1 10。
9.一种如权利要求1-8中任一权利要求所述的制备方法所获得的薄膜，其特征在于， 所述薄膜对红外通过率的调控性能大于3%。
10.如权利要求9所述的薄膜在智能节能涂层、太阳能温控装置、微型光开关器件、热敏电阻或光信息存储器件的制备中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种直接以金红石相二氧化钒粉体为原料制备二氧化钒薄膜的方法，并且引入了红外增反材料和/或成膜促进剂。采用该方法获得的薄膜的可见光透过率高，紫外和红外透过率较低，且对红外具有明显的调控性能；添加红外增反材料和/或成膜促进剂后的薄膜，其节能效率比单独的二氧化钒薄膜高。该薄膜不仅可以用作智能节能涂层，也可以应用于太阳能温控装置、微型光开关器件、热敏电阻或光信息存储器件等的制备。
文档编号C08J7/06GK102336528SQ20101023878
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者周家东, 曹传祥, 罗宏杰, 陈长, 高彦峰 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所